渾濁型光皮木瓜果汁的配方優化

楊旭

(1.安康學院現代農業與生物科技學院，陜西安康725000；2.陜西省富硒食品工程實驗室，陜西安康725000)

光皮木瓜是薔薇科木瓜屬植物[1]，其果味酸、澀，性平，具有平肝、舒筋、化濕、和胃等藥用價值[2]。已報道的相關研究表明，光皮木瓜因富含有機酸、多糖、甾體類化合物、黃酮類化合物等多種生物活性成分，具有輔助抗腫瘤、抗病毒、抑菌消炎、抗氧化等功效[3-6]。我國作為光皮木瓜的原產國，資源豐富，僅陜西省白河縣2013年數據顯示，已建成66.666 7 km2生產基地，年產量可達15萬噸[7]。光皮木瓜的果實中含有大量的木質素和不溶性膳食纖維，加之其石細胞的發育，導致果肉堅硬酸澀，水分含量少[8]，常制成果脯、酒、醋等深加工產品[9-11]。光皮木瓜具有果汁開發的潛力與價值，但需要對配方進行優化，以賦予光皮木瓜獨特的口感，提高消費者對產品的接受度。

因此，本試驗對光皮木瓜取汁后的果渣資源再利用，通過加入酶解打漿后的漿液來提高果汁的感官品質。以出汁率為指標，優化果渣酶解工藝；以感官評價確定果汁配方，協調風味。本研究具有良好的應用價值和市場前景，為渾濁型光皮木瓜果汁的生產加工提供理論依據和工藝參數，從而尋求光皮木瓜資源開發的新方向。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

光皮木瓜：陜西省白河縣農林科技局提供；果膠酶（10萬 U/g）、纖維素酶（10萬 U/g）（食品級）：河南華興生物科技有限公司；果膠、黃原膠、結冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉（食品級）：河南天潤生物科技有限公司；白砂糖、果葡糖漿（食品級）：河北科隆多生物科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

榨汁機（HR1848）：珠海飛利浦家庭電器有限公司；低速離心機（LD4-2A）：北京醫用離心機廠；恒溫振動水浴鍋（SHA-C）：常州國華電器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（GZX-GF101-2-BS）：上海躍進醫療器械有限公司；均質機（FJ-200SH）：上海標本模型器械有限公司；立式壓力蒸汽滅菌鍋（LS-100LD）：江陰濱江醫療設備有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點

挑選成熟且無病害的光皮木瓜，清洗后去皮、籽，切成1 cm～2 cm厚度的木瓜片，于沸水中熱燙5 min，將木瓜與水以1∶3（g/mL）混合后在榨汁機中打漿，200目尼龍濾網過濾。濾渣經酶解、打漿后，以一定比例與濾液混合，分別添加0.02%黃原膠、0.02%瓜爾豆膠、0.10%結冷膠，均質后進行調配、灌裝，采用高溫短時殺菌（121℃、0.1 MPa、30 s）后得到成品。

1.2.2 酶解工藝的優化

將過濾后的果渣中回添果渣質量20%的木瓜汁[12]，混勻后進行酶解試驗。

1.2.2.1 酶添加量對出汁率的影響

將果膠酶與纖維素酶質量比按照1∶1[13]進行混合，以復合酶的添加量（0.016、0.018、0.020、0.022、0.024 g/L）為因素，在 pH 4.0、35 ℃下酶解 60 min，于3 500 r/min離心30 min，收集上清液，按式（1）計算出汁率[14]。

式中：C 為出汁率，%；m1為濾渣原料質量，g；m2為上清液質量，g。

1.2.2.2 pH值對出汁率的影響

復合酶（果膠酶與纖維素酶質量比按1∶1混合）的添加量 0.020 g/L，以 pH 值（3.0、3.5、4.0、4.5、5.0）為單因素，在35℃下酶解60 min，其它步驟按1.2.2.1所述。

1.2.2.3 酶解時間對出汁率的影響

復合酶（果膠酶與纖維素酶質量比按1∶1混合）的添加量0.020 g/L，在pH 4.0、35℃下分別酶解30、40、50、60、70 min，其它步驟按 1.2.2.1 所述。

1.2.2.4 酶解溫度對出汁率的影響

復合酶（果膠酶與纖維素酶質量比按1∶1混合）的添加量 0.020 g/L，以酶解溫度（25、30、35、40、45℃）為因素，在pH 4.0下酶解60 min，其它步驟按1.2.2.1所述。

1.2.2.5 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，以酶添加量、pH值、反應溫度和酶解時間為自變量，出汁率為評價指標，進行四因素三水平的正交試驗。正交試驗設計因素水平表見表1。

表1 正交試驗設計因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design

1.2.3 果汁配方的優化

1.2.3.1 單因素試驗

在果汁調配中分別以濾渣漿液添加量（5%、6%、7%、8%、9%）、白砂糖與果葡糖漿質量比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）、復配甜味劑添加量（1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 g/L）進行單因素分析，以感官評分為評價指標，篩選各因素的適宜水平范圍。

1.2.3.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，以感官評分為指標，進行三因素三水平L9（34）的正交試驗。正交試驗設計因素水平表見表2。

表2 正交試驗設計因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal array design

評定小組由10名經培訓的食品專業學生組成，男女各5人。采用模糊數學綜合感官評價法[15]，模型建立如下。

因素集 U={u1，u2，u3，u4，u5}，其中 u1=香氣，u2=色澤，u3=滋味，u4=甜度，u5=口感。

評語集 P={p1，p2，p3，p4，p5}，其中 p1=很好，p2=好，p3=一般，p4=差，p5=很差。

權重集 X={x1，x2，x3，x4，x5}，其中 x1=0.15，x2=0.15，x3=0.25，x4=0.20，x5=0.25。

綜合評價集Y=X·R，其中X為權重集，R為模糊矩陣。

感官質量評定標準見表3。

表3 感官質量評定標準Table 3 Sensory quality evaluation standard of cloudy juice

1.2.4 數據分析

所有測定數據以（均值±標準差）表示，每次樣品的測定均重復3次。采用SPSS 19.0進行方差分析和差異顯著性分析（P＜0.05即為差異顯著）。其中，正交試驗設計數據以均值表示。

2 結果與分析

2.1 酶解工藝的優化結果

2.1.1 酶添加量對出汁率的影響

圖1為濾渣出汁率隨復合酶添加量的變化曲線。

圖1 復合酶添加量對出汁率的影響Fig.1 Effect of compound-enzyme dosage on the juice yield

由圖1可知，在受試添加量范圍內，當復合酶用量為0.020 g/L時，出汁率可達（27.35±0.94）%。隨后，酶量的增加對出汁率影響不大。因此，確定復合酶添加量的適宜范圍為0.018 g/L～0.022 g/L。

2.1.2 酶解pH值對出汁率的影響

酶解pH值對濾渣出汁率影響的試驗結果見圖2。

圖2 酶解pH值對出汁率的影響Fig.2 Effect of hydrolysis pH on the juice yield

由圖2可知，隨著酶解pH值的不斷增大，出汁率呈現先增加后降低的變化趨勢。當pH 4.0時，出汁率達到最大值，為（27.78±0.48）%。因此，確定反應pH值的適宜范圍為3.5～4.5。

2.1.3 酶解時間對出汁率的影響

酶解時間對濾渣出汁率的影響見圖3。

由圖3可知，隨著酶解時間的延長，出汁率在酶解時間為50 min時達到最大，為（28.29±0.41）%。因此，確定酶解時間的適宜范圍為40 min～60 min。

圖3 酶解時間對出汁率的影響Fig.3 Effect of hydrolysis time on the juice yield

2.1.4 酶解溫度對出汁率的影響

酶解溫度對出汁率的影響見圖4。

圖4 酶解溫度對出汁率的影響Fig.4 Effect of hydrolysis temperature on the juice yield

由圖4可知，濾渣出汁率隨酶解溫度的不斷升高，呈先增加后逐漸下降的趨勢，35℃時達到最大值（27.88±0.55）%。因此，確定酶解溫度的適宜范圍為30℃～40℃。

2.1.5 正交試驗結果

根據單因素試驗的結果，進行四因素三水平的正交試驗設計，具體試驗方案及結果見表4。

表4 正交試驗結果Table 4 Results of orthogonal array design

結果表明，各因素對出汁率影響的主次順序為：酶解pH值＞酶解溫度＞復合酶添加量＞酶解時間，酶解工藝的優化組合為A3B2C3D2，即復合酶添加量為0.022g/L，反應pH 4.0，反應時間60 min，酶解溫度為35℃。經過驗證試驗，該優化組合的出汁率為（28.45±0.62）%，高于表2中的所有組合，說明優化結果合理可行。

2.2 果汁配方的優化結果

2.2.1 果汁配方優化的單因素分析

治療后L4椎體松弛度與治療前相比，差異具有統計學意義（P＜0.01），L5椎體松弛度與治療前相比，差異具有統計學意義（P＜0.05）（表2）。

濾渣漿液添加量、白砂糖與果葡糖漿配比和復配甜味劑添加量的變化對感官評價得分的影響如表5所示。

由表5可知，當濾渣漿液的添加量達到7%時，感官評分最高，添加量的繼續增加，并不利于果汁感官質量的改善；白砂糖與果葡糖漿質量比對感官評分的影響結果表明，在受試比例范圍內，感官評分隨果葡糖漿比例的增加而增加，這與其豐滿的甜味特性和優越的協同增效作用有關；復配甜味劑的總添加量為1.6 g/L時的感官評分最高。因此，從加工成本以及控糖的角度綜合考量，確定濾渣漿液添加量、白砂糖與果葡糖漿質量比和復配甜味劑添加量的適宜范圍分別為6%～8%、1∶1～1∶3和 1.2 g/L～1.6 g/L。

表5 各單因素對感官評分的影響Table 5 Effects of individual factors on sensory score

2.2.2 果汁配方優化的正交試驗結果

評定人員依據感官質量評定標準對各組樣品進行感官評定，評價結果以每個評級的人數除以評級總人數10，轉換得到模糊評定矩陣[16]。

根據模糊變換原理，綜合評價集Y=X·R，計算結果如下。

Y1=（0.085 0.220 0.340 0.220 0.135）

Y3=（0.180 0.375 0.300 0.115 0.030）

Y4=（0.295 0.355 0.220 0.115 0.015）

Y5=（0.300 0.410 0.250 0.065 0）

Y6=（0.215 0.270 0.365 0.100 0.050）

Y7=（0.190 0.370 0.285 0.140 0.015）

Y8=（0.165 0.260 0.345 0.180 0.050）

Y9=（0.235 0.375 0.310 0.080 0）

再將模糊變換后各試驗組的5個元素分別乘以各等級對應分值，即為每組試驗的綜合感官評分[17]。

正交試驗結果見表6。

表6 正交試驗結果Table 6 Results of orthogonal array design

由表6可知，各因素對評分影響的主次順序為：濾渣漿液添加量＞復配甜味劑添加量＞白砂糖與果葡糖漿配比，配方的優化組合為A2B3C3，即濾渣漿液添加量的體積分數為7%，白砂糖與果葡糖漿質量比為1∶3，復配甜味劑添加量為1.6 g/L。按優化得到的配方進行驗證，綜合感官評分為82.55，高于表6中所有組合，說明試驗結果可行。

3 結論與討論

光皮木瓜由于其高膳食纖維含量，使得直接榨汁較為困難，且出汁率低。相比于壓榨前進行酶解[18]，本研究對打漿分離后的果渣進行酶解，經正交試驗優化，以果膠酶與纖維素酶質量比1∶1混合的復合酶在添加量0.022 g/L、pH 4.0、35℃的條件下酶解60 min，漿渣的出汁率可達（28.45±0.62）%，此工藝在提高出汁率的同時，可減少果渣量[19]。榨汁后剩余的果渣，具有作為功能性食品資源再利用的潛力[20-21]，將酶解打漿后的果渣漿液加入果汁體系，可增加木瓜香氣、改善色澤，同時形成光皮木瓜果肉特有的顆粒感。并以模糊數學綜合感官評價法進行配方優化，在濾渣漿液添加量為7%，白砂糖與果葡糖漿質量比為1∶3，復配甜味劑添加量為1.6 g/L時，使果汁口感得到有效改善。后續如果能夠對光皮木瓜中功能成分的有效溶出與加工工藝進行關聯研究，則更有利于產品質量的提升。